La luz de los cuásares es la clave para medir la expansión del Universo lejano, según una investigación en la que han participado el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y las universidades de Ginebra (Suiza), Osaka (Japón) y Zhejiang (China), informó este miércoles el instituto español.
Los investigadores mejoraron la precisión del cálculo de la escala del Universo en sus etapas tempranas a partir del análisis de la distribución del gas en el espacio intergaláctico, mediciones que se remontan a entre 10.000 y 12.000 millones de años atrás, se indica en un comunicado.
Este resultado proviene del análisis de la luz absorbida por los cuásares, que son agujeros negros supermasivos activos y fuentes de luz extremadamente brillantes, y de las oscilaciones en las ondas de sonido que emiten los bariones, es decir las partículas de materia ordinaria.
El ‘baile’ entre los cuásares y los bariones se convierte en el patrón en el Universo primitivo que sirve como regla estándar cósmica, es decir la coreografía marcada a seguir, señaló el IAC.
Este avance se logró gracias un promedio de los resultados obtenidos de un millar de simulaciones cosmológicas, que abarcan volúmenes del Universo con tamaños de miles de millones de años luz.
Los investigadores explican que “el efecto descubierto debe ser tenido en cuenta en futuros análisis para mejorar las estimaciones de la tasa de expansión del Universo y, en consecuencia, para mejorar nuestra comprensión de la naturaleza de la energía oscura”.
El equipo investigador participa en la elaboración de los modelos teóricos apoyados en datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI, por sus siglas en inglés) y el PFS (Espectrógrafo del Foco Primario en el telescopio Subaru en Hawaii).
La investigación se ha publicado en “The astrophysical journal letters”.
Explicó el IAC que las observaciones actuales revelan que el Universo está compuesto predominantemente por materia oscura (que supone aproximadamente el 24% del total) y energía oscura (que supone el 73%), mientras que la materia bariónica (la materia ordinaria) representa alrededor del 4% de la densidad total.
A pesar de su pequeña fracción, la materia bariónica desempeña un papel fundamental en la comprensión de la evolución cosmológica, lo que se debe a que la mayor parte de la información sobre cómo evoluciona el Universo la dan elementos formados por materia ordinaria como galaxias, que pueden emitir luz observable por telescopios desde la Tierra.
Una de las señales cosmológicas más significativas para estudiar la evolución del Universo, la dan las llamadas oscilaciones acústicas de bariones (BAO), que se producen en la distribución de la materia en la ‘sopa’ inicial de materia en el Universo primitivo.
En aquella época, el Universo era tan denso y caliente que la luz y la materia estaban en constante interacción.
Cuando se estudia ese momento y la materia se pone en un gráfico, las BAO aparecen como un pico prominente en la agrupación de trazadores de materia a una escala muy precisa conocida como ‘escala del BAO’.
Debido a su precisión y fiabilidad, los BAO se utilizan ampliamente como regla estándar para restringir los modelos cosmológicos con datos observacionales y sirven como longitud de referencia para estimar el tamaño de un objeto que pasa cerca, incluso si el objeto está muy lejos.
El resultado principal del estudio consiste en la detección de una modificación sistemática de la escala del BAO, tal y como se mediría en los datos.
Este descubrimiento se realizó analizando el llamado bosque Lyman-alfa, que son una serie de líneas de absorción en los espectros de los agujeros negros supermasivos activos que trazan la distribución de la materia en el Universo, añade el IAC.
Hasta entonces, este efecto había pasado desapercibido y, por tanto, no se había tenido en cuenta en la estimación de los parámetros cosmológicos.
Este hallazgo fue posible gracias a la generación de mil simulaciones, cada una de las cuales abarcaba un gran volumen cosmológico.
“Sorprendentemente”, cada simulación tardó menos de cinco minutos en ejecutarse en un ordenador portátil estándar.
Estos modelos se calibraron frente a un par de simulaciones cosmológicas de alto coste computacional, que requirieron aproximadamente 200.000 horas de CPU en un superordenador.
“Esperamos que este resultado tenga un fuerte impacto en la comunidad científica. Este efecto no se había explorado antes y marca un hito importante en este campo. El estudio ya ha suscitado un gran interés entre otros colegas de todo el mundo”, indicó Francesco Sinigaglia, investigador postdoctoral de la Universidad de Ginebra y autor principal del artículo.
EFE